シリコンバレーの研究者たちは、今日のコンピューターチップに使用されているトランジスタの数千倍もの速度で電気スイッチングを観測することに成功しました。この研究は、トランジスタが原子レベルでどのように動作するかをより深く理解することにつながる可能性があり、ひいてはより高性能なコンピューターの実現に貢献する可能性があります。
トランジスタは、単純なオンオフスイッチとして機能する半導体デバイスです。コンピューターチップ内のトランジスタの数は、その速度と消費電力に直接影響するため、研究者たちはトランジスタの小型化と高速化に絶えず取り組んでいます。
発見
カリフォルニア州メンロパークのSLAC国立加速器研究所での研究で、研究者らはX線レーザーを使用して、鉱物の一種である磁鉄鉱のサンプルのオンとオフの状態を切り替えるのにわずか1兆分の1秒しかかからないことを発見した。
研究チームは各サンプルにレーザーの可視光パルスを照射し、物質の電子構造を再構成した。その直後に超高輝度・超短パルスX線レーザーのバーストを照射したところ、最初のパルスがサンプルに照射されてから100兆分の1秒後に再構成が始まっていたことが明らかになった。
非伝導（オフ）状態から伝導（オン）状態への切り替えの正確な時間は、X 線レーザーパルスの間隔を変えることによって決定されました。
「この画期的な研究により、この材料の電気スイッチングの『速度限界』が初めて明らかになった」と、研究の筆頭著者でSLACとスタンフォード大学の材料科学研究者、ルーパリ・ククレジャ氏は声明で述べた。
研究にもかかわらず、マグネタイト製のチップがすぐに実現するとは期待されていません。研究では材料をマイナス190℃まで冷却する必要があり、広範囲にわたる商業利用は現実的ではありません。
グレッグ・スチュワート / SLACしかし、SLACの広報担当者は、今回の研究を基盤として、チームはより複雑な材料と室温での応用について研究を進める予定だと述べた。マグネタイトのような材料における電気スイッチングに関する知識の深化が、現在のチップに使用されているシリコンや、シリコンの性能を向上させる可能性のある新しいハイブリッド材料などの材料内部のスイッチングを理解する上で役立つことを期待している。
この研究は7月28日にネイチャーマテリアルズ誌に掲載されました。ドイツ、オランダ、イタリア、スイス、そして米国の他の施設の科学者らと共同で実施されました。
